Композиции для нанесения покрытий с декоративным эффектом, способы их приготовления и нанесения

Композиции для нанесения покрытий с декоративным эффектом, способы их приготовления и нанесения

Реферат

Изобретение относится к композициям для нанесения покрытий и, в частности, к композициям покрытий с декоративным эффектом, позволяющим получать многоцветные и/или разнотонные поверхности при одном нанесении.

Большинство существующих композиций для нанесения декоративных покрытий позволяют получать одноцветные или однотонные поверхности. Следовательно, часто требуется многократное нанесение различных композиций покрытий, когда требуется получить многоцветные покрытия. Альтернативно, потребители могут использовать существующие многоцветные композиции для нанесения покрытий, позволяющие получать необходимые многоцветные декоративные эффекты при одном нанесении.

В патенте США №3058931 описана композиция для нанесения многоцветных покрытий, позволяющая получать крапчатое покрытие при одном нанесении. Это покрытие включает «водную основу», содержащую защитный коллоид, один или более пигментов, необходимых для укрывистости и регулирования степени блеска конечного продукта, и эмульсионный полимер. Пигментированное лаковое связующее приготавливают растиранием цветных пигментов с лаковым связующим на основе смолы. Контраст между крупными, макроскопическими пигментированными лаковыми частицами и бесцветной водной основой в конечной композиции позволяет получить крапчатое покрытие при одном нанесении. В указанном патенте подчеркивается, что используемые пигментированные лаковые связующие должны иметь гидрофильное число по меньшей мере на единицу меньше 60 (или гидрофильно-липофильный баланс менее 12) для предотвращения распада макроскопических лаковых частиц и получения крапчатого внешнего вида нанесенного покрытия. Кроме того, поскольку эта композиция для нанесения покрытий не всегда гарантирует получение крапчатой поверхности, оно не соответствует требованиям потребителей для создания необходимых декоративных покрытий.

В патенте США №3811904 приведена другая композиция для нанесения покрытий, также позволяющая получать крапчатые покрытия при одном нанесении. Композиция для нанесения покрытия содержит сферические частицы сольватированного полимера, колерованного посредством добавления пигмента до сшивки полимера. В стабильной суспензии сферические частицы сшитого полимера диспергированы в жидкости, с которой они до некоторой степени не смешиваются, и не коалесцируют друг с другом. В результате, стабильные сферические частицы окрашенного полимера дают крапчатое покрытие. В неустановившейся суспензии композиция для нанесения покрытия содержит два раствора (или непрерывную фазу и дисперсную фазу) несовместимых полимеров, которые также колеруют добавлением пигмента до сшивки. Сферические полимерные частицы дисперсной фазы сливаются друг с другом, образуя частицы более крупного размера, в результате чего получается крапчатое покрытие. Кроме того, поверхность с прожилками может быть получена посредством сдвига нанесенного покрытия, пока оно еще не высохло, поскольку и дисперсная, и непрерывная фаза (то есть оба полимерных раствора) обладают текучестью, не смешиваясь. Однако, вследствие природы сферических частиц, поверхность получаемого в итоге покрытия имеет выделяемые на общем фоне прожилки и разрывы цвета в местах приложения сдвига.

В патенте США №3600346 речь идет о композиции для нанесения многоцветных покрытий с зернистой и шероховатой («состаренной») поверхностью при одном нанесении. Композиция для нанесения покрытия содержит первичный пигмент, диспергированный в связующем на основе алкидной смолы, модифицированной маслом. Композиция дополнительно включает вторичный пигмент, инкапсулированный в смоле, несмешиваемой со связующим на основе алкидной смолы, модифицированной маслом. Приложение сдвига к нанесенному влажному покрытию приводит к выходу вторичного пигмента из своей смоляной капсулы (или «оболочки»), обеспечивая тем самым зернистый или состаренный внешний вид итогового покрытия. Как и в случае со сферическими частицами в патенте США №3811904, природа частиц инкапсулированного вторичного пигмента обусловливает наличие в поверхности итогового покрытия заметных на общем фоне прожилок и разрывов цвета в местах приложения сдвига.

Целью настоящего изобретения является создание первоначально одноцветных композиций для нанесения покрытий или красок, содержащих по меньшей мере одно красящее вещество, и способов их приготовления. Предложены первоначально одноцветные композиции для нанесения покрытий, приготавливаемые таким образом, что часть красящего вещества (веществ) является несовместимой с остальными компонентами композиции для нанесения покрытия, в результате чего отделяется, концентрируется, образует хлопья и/или всплывает из нанесенной композиции покрытия на внешнюю лицевую поверхность еще формирующегося покрытия, пока эта композиция еще находится в «жидком и/или квазижидком состоянии» (т.е. до того момента, когда композиция для нанесения покрытия полностью высыхает, образуя «покрытие»), тем самым формируя конечное (или сформировавшееся) покрытие многоцветного и/или разнотонного внешнего вида при одном нанесении. Таким образом, предлагаемые первоначально одноцветные композиции для нанесения покрытий согласно изобретению устраняют необходимость многократного выполнения стадии нанесения и/или использования для этого различных продуктов (таких как различные одноцветные композиции для нанесения покрытий), позволяя получать готовые покрытия, дающие необходимые декоративные эффекты, включающие, но не ограничивающиеся этим, многоцветность и/или множество оттенков. Преимущественно, первоначально одноцветные композиции для нанесения покрытий можно наносить любым традиционным способом окрашивания поверхностей: кистью, валиком, распылителем и т.д.

В одном из воплощений изобретения, первоначально одноцветные композиции для нанесения покрытий формируют многоцветную и/или разнотонную конечную поверхность при одном нанесении, благодаря чувствительности нанесенной композиции к сдвигу в жидком и/или квазижидком состоянии. Этот вариант осуществления предполагает приложение сдвига, увеличивающего нестабильность или несовместимость красящих веществ с другими компонентами композиции и, следовательно, сдвиг можно прилагать выборочно для формирования определенных участков с различным цветом (или узором) в конечном сформировавшемся покрытии. Более конкретно, приложение сдвига к поверхности формирующегося покрытия преимущественно увеличивает количество красящего вещества (веществ) и/или выступает причиной его (их) отделения, концентрации, образования хлопьев и/или всплывания на поверхность формируемого покрытия, пока оно находится в жидком и/или квазижидком состоянии, позволяя, таким образом, прилагая сдвиг к выбранным участкам формирующегося покрытия, получать узоры на готовом покрытии и/или добиваться необходимого декоративного эффекта на определенных участках покрытия. Сдвиг можно осуществлять любыми способами, включающими, но не ограничивающимися этим, применение ручных инструментов, таких как шпатели и кисти, а также применение губки, ткани и/или даже ладонями или пальцами, и т.д.

В целом, термины «жидкое состояние», «квазижидкое состояние» и «жидкое и/или квазижидкое состояние» используют в данном описании для указания, что композиция для нанесения покрытия еще не сформировалась в конечное покрытие. В процессе сушки покрытие переходит из жидкого состояния в твердое вследствие испарения растворителя и/или благодаря физическим взаимодействиям и/или химическим реакциям в связующем [Coatings Encyclopedic Dictionary, S.Le Sota, Ed., Federation of Society for Coatings Technology, Blue Bell, PA., 1995].

В одном варианте воплощения изобретения, термины «жидкое состояние», «квазижидкое состояние» и «жидкое и/или квазижидкое состояние» означают, что композиция для нанесения покрытия еще не высохла полностью или не затвердела. Согласно общему определению, принятому в сфере производства покрытий, композиция для нанесения покрытия считается затвердевшей (и сформировавшейся в готовое покрытие), если любой след от приложения максимального для этого покрытия (или пленки) давления прижима полностью удаляют легкой полировкой мягкой тканью [Coatings Encyclopedic Dictionary…].

В другом варианте воплощения изобретения, термины «жидкое состояние», «квазижидкое состояние» и «жидкое и/или квазижидкое состояние» означают любой момент времени до того, как композиция для нанесения покрытия высохнет до состояния, когда будет сухой на ощупь. Согласно общему определению, принятому в сфере производства покрытий, композиция для нанесения покрытия становится сухой на ощупь, когда внутренние когезионные взаимодействия в ней становятся сильнее адгезионных взаимодействий композиции для нанесения покрытия с поверхностью подложки. Определить, достигло или не достигло покрытие этой точки, можно с помощью простого прикосновения: покрытие должно быть сухим, не липким на ощупь [Coatings Encyclopedic Dictionary…].

Таким образом, сдвиг обычно прикладывают к покрытию после нанесения композиции на поверхность и до того, как композиция полностью высохнет. Как правило, сдвиг прикладывают спустя примерно 30 с, примерно 45 с, примерно 60 с и/или примерно 90 с после нанесения композиции, причем до того момента, когда она станет сухой на ощупь (т.е. пока покрытие остается липким на ощупь). Конечно, время, необходимое для полного высушивания покрытия и/или высушивания его до состояния сухости на ощупь, изменяется в зависимости от толщины нанесенного покрытия, а также природы и пористости конкретной подложки, однако оно может быть легко определено указанными выше способами.

Как правило, нанесенное покрытие, имеющее толщину влажной пленки примерно 25,4-254 мкм (1-10 мил), обеспечивает готовое покрытие, имеющее толщину сухой пленки примерно 12,52-125,2 мкм (0,5-5 мил). Такие нанесенные покрытия затвердевают полностью примерно за 30-60 минут при нормальных условиях сушки (25°С (77°F) и относительной влажности 50%), а сухими на ощупь становятся примерно через 1-10 (чаще примерно через 1-5) минут после нанесения при тех же нормальных условиях сушки.

В другом варианте воплощения изобретения, когда композиция для нанесения покрытия находится в жидком и/или квазижидком состоянии, сдвиг не прикладывают. Этот вариант предполагает высыхание первоначально одноцветной композиции для нанесения покрытия с формированием готового покрытия с крапчатой, пятнистой или с иными цветовыми контрастами поверхностью. Как и в другом варианте воплощения (с приложением сдвига), достигаемый декоративный эффект обусловлен несовместимостью красящего вещества (веществ) с другими компонентами нанесенной композиции. Однако композиции для нанесения покрытий в этом варианте воплощения изобретения таковы, что первоначально красящие вещества являются смешиваемыми с другими компонентами состава, но становятся несовместимыми (с другими компонентами композиции для нанесения покрытия) с того момента, когда композиция начинает высыхать (то есть когда начинает испаряться растворитель и/или начинаются реакции в связующем) [Coatings Encyclopedic Dictionary…].

Таким образом, в предлагаемых настоящим изобретением композициях для нанесения покрытий используют нестабильность или несовместимость красящего вещества (веществ) с другими компонентами наносимой композиции в течение того времени, пока композиция находится в жидком и/или квазижидком состоянии, что позволяет добиваться требуемого многоцветного и/или разнотонного декоративного эффекта. Как отмечалось выше, при разных вариантах воплощения изобретения нестабильность или несовместимость красящего вещества (веществ) с другими компонентами наносимой композиции можно усиливать и/или усугублять посредством приложения сдвига (например, с помощью ручных инструментов) к нанесенной композиции покрытия, находящейся в жидком и/или квазижидком состоянии. Нестабильности или несовместимости красящего вещества (веществ) с другими компонентами композиции для нанесения покрытий можно достичь в композициях с одним красящим веществом, однако визуальные эффекты более ярко проявляются при использовании в композиции для нанесения покрытия сочетания (по меньшей мере) первого и второго красящих веществ, несмешиваемых друг с другом. Нестабильности или несовместимости красящего вещества можно достичь также ограничением или сведением к минимуму количества поверхностно-активных веществ, диспергирующих агентов и/или увлажнителей в композициях для нанесения покрытий, поскольку такие компоненты, как правило, улучшают совместимость красящего вещества с компонентами и/или системами на водной и масляной основе.

Видимые и обычному потребителю декоративные эффекты композиций для нанесения покрытий могут также быть исследованы (и измерены) с помощью обычных спектрофотометров. Такие спектрофотометры позволяют «измерять» параметры цвета, представляя данные в формате модели описания цвета Международной комиссии по освещению (CIE) - CIE (CIE LAB). Три параметра L*a*b* соответствуют трем измерениям «цветового пространства». L* является параметром яркости, соотношения черного и белого компонентов в образце, а* и b* являются цветными компонентами образца. Цветовой контраст или ΔЕ между двумя различными цветами (например, двумя различно окрашенными участками многоцветного декоративного покрытия, предлагаемого данным изобретением) находится в диапазоне от 340 до 0 (отсутствие цветового контраста) и может быть определен измерением цветности и расчетом цветового контраста на основе следующего уравнения:

Минимальный цветовой контраст, различаемый потребителем, составляет ΔЕ≈0,25, поэтому предлагаемые многоцветные покрытия или их участки, характеризующиеся ΔЕ больше этого показателя, обеспечивают необходимые декоративные эффекты. Однако, как правило, требуются показатели цветового контраста, значительно превышающие порог восприятия, поскольку тогда они лучше видны обычному потребителю, и декоративные эффекты предлагаемых настоящим изобретением композиций для нанесения покрытий проявляются в таком случае более наглядно. В зависимости от конкретного варианта воплощения изобретения, показатель ΔЕ предлагаемых покрытий превышает примерно 1, примерно 2, примерно 4 и/или примерно 5. При этом чрезмерно высокий цветовой контраст не всегда желателен, поскольку тогда он становится слишком резким для обычного потребителя или избыточным для конкретного декоративного эффекта (например, в случаях, когда необходимы более тонкие цветовые переходы или разнотонные покрытия). Согласно этому, в дополнительных вариантах воплощения изобретения показатели ΔЕ предлагаемых покрытий составляют менее примерно 200, примерно 100, примерно 75 и/или примерно 50. В других вариантах воплощения предлагаемые покрытия характеризуются показателем ΔЕ в пределах примерно от 1,0 до 200, примерно от 2 до 100, примерно от 4 до 75 и/или примерно от 5 до 50.

Композиции для нанесения покрытий обычно включают по меньшей мере один краситель, загуститель, поверхностно-активное вещество и связующее, диспергированные (или растворенные) в одном или более широко используемых органических растворителях и/или в воде. Также композиции для нанесения покрытий обычно включают по меньшей мере один неколерующий пигмент-наполнитель/основу. Более того, композиции для нанесения покрытий часто содержат антивспенивающие и увлажняющие агенты и могут включать различные другие компоненты.

Как уже отмечалось выше, визуальные эффекты проявляются более ярко, если композиция для нанесения покрытия содержит сочетание (по меньшей мере) первого и второго красящих веществ, которые не смешиваются друг с другом. Таким образом, композиция для нанесения покрытия может дополнительно включать второе красящее вещество, имеющее физические свойства, отличные от свойств первого красящего вещества, так что первое и второе красящие вещества не смешиваются друг с другом. Например, первое красящее вещество может быть водным, а второе неводным. Аналогично, первое красящее вещество может быть гидрофильным, а второе гидрофобным. В одном из вариантов воплощения изобретения, одно из красящих веществ может быть универсальным красящим веществом, способным сольватироваться и/или равномерно диспергироваться как в водных, так и в неводных композициях для нанесения покрытий. Когда одно из красящих веществ является универсальным красящим веществом, обычно предпочтительно, чтобы второе красящее вещество было в основном несовместимым (или несмешиваемым) с основой композиции для нанесения покрытия (т.е. со смесью, включающей другие компоненты композиции для нанесения покрытия).

Объемная концентрация пигмента (ОКП) в композиции для нанесения покрытия представляет собой отношение объема пигмента (пигментов) к общему объему нелетучего материала (например, совокупности пигмента (пигментов) и связующего) и, как правило, составляет примерно от 5% до 95%, примерно от 10% до 80% и/или примерно от 15% до 65%. Соотношение пигмент/связующее в композиции для нанесения покрытия (общее количество пигмента/сухое вещество связующего), как правило, составляет от 25 до примерно 1, примерно от 20 до 2 и/или примерно от 15 до 5. При этом обычно предпочтительны более высокие значения ОКП и соотношения пигмент/связующее, поскольку более высокое содержание пигмента обеспечивает дополнительные источники трения в композиции для нанесения покрытия, что можно использовать in situ для облегчения развития требуемых декоративных эффектов. Кроме того, более высокие значения могут быть полезны для обеспечения укрывистости готовых покрытий и/или усиливать степень проникновения покрытия в подложку.

Красящее вещество (вещества)

Композиция для нанесения покрытия включает по меньшей мере одно красящее вещество, но более предпочтительно, два красящих вещества. Также композиция для нанесения покрытия может содержать три красящих вещества и более. Красящее вещество (вещества) может быть водным или неводным, гидрофобным или гидрофильным, либо универсальным. Некоторые красящие вещества могут быть отнесены сразу к двум и более из указанных категорий. Например, красящее вещество может быть одновременно водным и универсальным. Аналогично, красящее вещество может быть неводным и гидрофобным, или водным и гидрофильным. Степень цветового контраста и сам цвет можно преимущественно регулировать подбором и концентрацией красящего вещества (веществ).

Красящее вещество (вещества) может быть практически любым красящим веществом, включая, но не ограничиваясь этим, пигменты и красители, при условии, что по меньшей мере одно красящее вещество (или его часть) должно быть способно к отделению, концентрации, хлопьеобразованию и/или всплыванию на поверхность еще влажной, формирующейся нанесенной композиции, давая в итоге готовое или сформированное покрытие с декоративным эффектом в виде многоцветной и/или разнотонной поверхности при одном нанесении. Чаще всего красящее вещество содержит диспергированный пигмент. Как используют здесь, термин «красящее (колерующее) вещество» не относится к белым, непрозрачным пигментам, таким как диоксид титана или оксид цинка, которые определяются в данной заявке как «неколерующие пигменты наполнителя/основы». Однако, в соответствии с сущностью изобретения, красящие вещества могут представлять собою дисперсии белых, непрозрачных пигментов (таких как диоксид титана и оксид цинка), которые способны отделяться, концентрироваться, образовывать хлопья и/или всплывать из еще влажной нанесенной композиции покрытия на поверхность еще формирующегося покрытия благодаря своей несовместимости с другими компонентами композиции для нанесения покрытия, как описывалось выше.

Если присутствует только одно красящее вещество, оно может быть водным, неводным, гидрофобным, гидрофильным или универсальным красящим веществом, но обычно предпочтительно, чтобы оно было до некоторой степени несовместимым и/или нестабильным в формирующемся покрытии, способным отделяться, концентрироваться, образовывать хлопья и/или всплывать из еще влажной нанесенной композиции покрытия на поверхность еще формирующегося покрытия. Таким образом, в композициях для нанесения покрытий на основе растворителя или масла обычно предпочтительно использование водного и/или гидрофильного красящего вещества (независимо от того, будет ли такое красящее вещество также универсальным красящим веществам). Аналогично, обычно предпочтительно использовать неводные красящие вещества и/или гидрофобные красящие вещества в композициях для нанесения покрытий, содержащих латекс на водной основе (независимо от того, будет ли такое красящее вещество также универсальным красящим веществом).

Как уже отмечалось, композиции для нанесения покрытий могут дополнительно включать второе, третье и даже более красящих веществ. Во всех этих случаях предпочтительно, чтобы второе (или третье) красящее вещество имело физические свойства, отличные от физических свойств первого, чтобы по меньшей мере два из красящих веществ по существу не смешивались друг с другом (то есть смешивалось менее 10% мас., 5% мас., и/или 2% мас. совокупности веществ). Например, первое красящее вещество может быть водным, а второе неводным. Дополнительно, первое красящее вещество может быть гидрофильным, а второе гидрофобным. Альтернативно, одно из красящих веществ может быть универсальным, способным сольватироваться и/или равномерно диспергироваться как в водной, так и в неводной композициях для нанесения покрытия, а другое красящее вещество может быть селективным либо для водной, либо для неводной системы.

Если одно из красящих веществ является универсальным, предпочтительно, чтобы второе было относительно несовместимым с другими компонентами композиции для нанесения покрытия так, чтобы второе вещество было способно отделяться, концентрироваться, образовывать хлопья и/или всплывать из еще влажной нанесенной композиции покрытия на поверхность еще формирующегося покрытия. Таким образом, в композиции для нанесения покрытия на масляной основе, включающей универсальное красящее вещество, в качестве второго красящего вещества обычно предпочтительно использовать водное или гидрофильное красящее вещество. Аналогично, в композициях для нанесения покрытия на основе латекса, содержащих универсальное красящее вещество, обычно предпочтительно использование неводного или гидрофобного второго красящего вещества.

Эффективные красящие вещества можно получить от американских и других производителей, включая таких производителей, но не ограничиваясь ими, как Degussa Corporation, штат Нью-Джерси; Heucotech Ltd., штат Пенсильвания; Noveon Inc. Performance Coatings, штат Огайо; Pflaumer Brothers, Inc., штат Нью-Джерси; Reitech Corporation, штат Пенсильвания; CPS Color Equipment, Inc., штат Северная Каролина; Eagle Sates Co., штат Миссури; Engelhard Corp., штат Нью-Джерси; Lanxess (прежнее название Bayer Chemicals) штат Пенсильвания; Nanostructured & Amorphous Materials, Inc., штат Нью-Мексико; Pan Technology, Inc., штат Нью-Джерси; Plasticolors Inc., штат Огайо; Raffi and Swanson Inc., штат Массачусетс; Ralston Colour Systems B.V., Нидерланды; Wolstenholme International Inc., штат Иллинойс. В зависимости от конкретного варианта воплощения изобретения, первоначально одноцветные композиции для нанесения покрытий включают примерно 1-40% мас., примерно 2,5-30% мас. и/или примерно 5-20% мас. красящего вещества (веществ).

Пригодные для использования гидрофобные красящие вещества, как правило, содержат по меньшей мере один пигмент, диспергированный в гидрофобной смоляной основе. В гидрофобных смоляных основах могут быть эффективно диспергированы как органические, так и неорганические пигменты. В одном воплощении изобретения, гидрофобное красящее вещество содержит приблизительно 100% мас. сухого вещества. В дополнительном воплощении смола представляет собой ненасыщенный сложный полиэфир, функционализированный гидроксильными группами, хорошо совместимый с обычными сложными полиэфирными и винилсложноэфирными смолами. Однако для сущности изобретения важен не столько химический состав подходящего гидрофобного красящего вещества, сколько его несмешиваемость с водным раствором (или системой). Аналогично, важен не столько состав гидрофобной смоляной основы, сколько степень ее гидрофобности. Примерами гидрофобных красящих веществ являются продукты, выпускаемые под торговым названием POLYTREND^® (Degussa Corporation, США).

Подходящие неводные красящие вещества содержат, как правило, по меньшей мере один пигмент, диспергированный в комбинированной системе органического растворителя и смолы. В такой системе могут быть эффективно диспергированы как органические, так и неорганические пигменты. В одном варианте воплощения изобретения в качестве растворителя используют смесь пропиленгликольмонометилэфирацетата и нафтолспиритов (naphtol spirits). В другом воплощении смола является термопластичной, например, термопластичной акриловой смолой. Подходящие неводные красящие вещества также могут содержать одно или более поверхностно-активных веществ. Подходящие неводные красящие вещества обычно совместимы со многими неводными системами покрытий, включая алкидные и эпоксидные смолы, целлюлозные лаки, сложные полиэфиры и полиуретаны. Для эффективности неводного красящего вещества в предлагаемых композициях важен не столько его химический состав, сколько его несмешиваемость с водным раствором (или системой). Примерами неводных красящих веществ являются продукты, выпускаемые под торговым названием CHROMA-CHEM^® (Degussa Corporation, США).

Подходящие универсальные красящие вещества совместимы (или смешиваемы) как с водными, так и неводными растворами (или системами). Эти красящие вещества часто включают по меньшей мере один пигмент, диспергированный в водном или неводном растворе, и не содержат смолы. Возможно включение в них органических и/или неорганических пигментов. Универсальность конкретного красящего вещества определяется его поведением в водном и неводном растворах, а не химическим составом. Примерами универсальных красящих веществ являются продукты, выпускаемые под торговым названием COLORTREND^® (Degussa Corporation, США).

Подходящие гидрофильные красящие вещества содержат, как правило, по меньшей мере один пигмент, диспергированный в гидрофильной смоляной основе. В подходящих гидрофильных смоляных основах могут быть эффективно диспергированы как органические, так и неорганические пигменты. В одном воплощении изобретения, гидрофильное красящее вещество содержит приблизительно 100% мас. сухого вещества. В дополнительном воплощении в качестве смолы используется полиамид или полиуретан. Для сущности изобретения важен не столько химический состав подходящего гидрофильного красящего вещества, сколько его несмешиваемость с неводным раствором (или системой). Аналогично, важен не столько состав гидрофильной смоляной основы, сколько степень ее гидрофильности.

Подходящие водные красящие вещества, как правило, содержат по меньшей мере один пигмент, диспергированный в комбинированной системе водного раствора и смолы. В такой системе могут быть эффективно диспергированы как органические, так и неорганические пигменты. В одном воплощении изобретения, смола является акриловой смолой. Для эффективности водного красящего вещества важен не столько его химический состав, сколько его несмешиваемость с неводным раствором (или системой). Примерами водных красящих веществ являются продукты, выпускаемые под торговым названием AQUA-CHEM^® (Degussa Corporation, США).

Загуститель (загустители)

Для получения необходимых реологических свойств в композиции для нанесения покрытий включают один или более загустителей. Например, загустители часто используют для получения композиций для нанесения покрытий со значениями вязкости примерно от 50 до 140 единиц Кребса (КЕ), примерно от 70 до 120 КЕ и/или примерно от 80 до 110 КЕ. Для измерения вязкости композиций для нанесения покрытий можно использовать вискозиметр Штормера. Загустители, пригодные для использования в первоначально одноцветных композициях для нанесения покрытий, включают, но не ограничиваются ими, целлюлозные загустители, глины с желирующими свойствами, ассоциативные загустители и их сочетания.

Примерами целлюлозных загустителей могут служить, не ограничиваясь ими, простые эфиры целлюлозы, имеющие молекулярную массу 1000-500000 дальтонов, например, алкилгидроксипропилэфир целлюлозы, гидроксипропилметилцеллюлоза, ксантановая камедь, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, альгинат натрия и другие соли альгиновой кислоты, каррагинин, гуммиарабик (аравийская камедь), камедь карайи (ацетилированный полисахарид), трагакантовая камедь (сложная смесь кислых полисахаридов), камедь гхатти (кальциевые и магниевые соли сложного полисахарида), гуаровая камедь (неразветвленный галактоманнан) и ее производные, камедь бобов рожкового дерева (разветвленный галактоманнан), тамариндовая камедь, камедь семян подорожника, камедь семян айвы, камедь лиственницы, пектин и его производные, декстраны и гидроксипропилцеллюлоза. Первоначально одноцветная композиция для нанесения покрытий содержит примерно от 0,01 до 5% мас., примерно от 0,05 до 2,0% мас. и/или примерно от 0,10 до 1,0% мас. целлюлозного загустителя.

Алкильная группа пригодной гидроксипропилцеллюлозы может содержать до 9 атомов углерода, однако обычно содержит от одного до трех атомов. Часто используют гидроксипропилметилцеллюлозу, имеющую в среднем две гидроксильные и/или метоксипропильные группы в ангидроглюкозном звене. Вязкость водного раствора, содержащего примерно 2% мас. подходящего алкилгидроксипропилэфира целлюлозы, измеренная с помощью капиллярного вискозиметра Убеллоде при 20°С, составляет примерно 60000-90000 сантипуаз. Как вариант, аналогичные измерения могут быть проведены с применением ротационного вискозиметра Брукфилда при скорости примерно 2,5 и 5 об/мин. В одном воплощении изобретения, первоначально одноцветная композиция для нанесения покрытия содержит примерно 0,25% мас. алкилгидроксипропилэфира целлюлозы. Возможно использование и других типов целлюлозных загустителей, причем чем ниже вязкость загустителя, тем большее содержание его необходимо в составе. Подходящие алкилгидроксипропилэфиры целлюлозы выпускают под торговым названием METHOCEL^® (Dow Chemical Company, штат Мичиган, США).

В качестве глин с желирующими свойствами, применяемых в композициях для нанесения покрытий, используют гормиты (hormite), включающие натуральные и/или синтетические пространственно слоистые пластинчатые структуры тетраэдрически ориентированного диоксида кремния, с которыми соединены параллельные пластины октаэдрически ориентированного оксида алюминия, оксид магния, а также силикаты и/или филлосиликаты. Такие глины с желирующими свойствами включают, не ограничиваясь этим, аттапульгит, сепиолит, бентонит, лапонит, нонтронит, бейделлит, яхонтовит, цинксилит, волконскоит, гекторит, сапонит, ферросапонит, соконит, свайнфордит, пимелит, собокит, стивенсит, вермикулит, набухающие в воде синтетические глины, смектиты, например монтмориллониты, в частности натрий-монтмориллонит, магний-монтмориллонит и кальций-монтмориллонит, иллиты, смешанные слоистые иллито-смектитные минералы, такие как ректорит, таросовит и ледикит, силикаты алюминия и магния, а также смеси перечисленных глин. Предпочтительно использование палыгорскита и аттапульгита. Первоначально одноцветная композиция для нанесения покрытия содержит примерно 0,01-10% мас., примерно 0,05-5,0% мас. и/или примерно 0,10-2,0% мас. глины с желирующими свойствами. Пригодные глины с желирующими свойствами включают продукты, выпускаемые под торговым названием MIN-U-GEL^® (Floridin Company, штат Флорида, США) и ATTAGEL^® (Engelhard Corporation, штат Нью-Джерси, США). Такие глины выпускаются с различным размером частиц.

Подходящие ассоциативные загустители, используемые в составах для нанесения покрытий, включают гидрофобизированные этоксилированные уретаны (ГЭУР), гидрофобизированные эмульсии, набухающие в щелочах (ГЭНЩ), и тройные полимеры на основе стирола и малеинового ангидрида (ТСМА). Загустители ГЭУР (называемые также полиуретановыми или ПУР-ассоциатизными загустителями) используют преимущественно в водных композициях для нанесения покрытий на основе латекса. В качестве ассоциативных загустителей также можно использовать сшитые кислотные акрилатные сополимеры этилакрилата и метакриловой кислоты и сшитые акриловые тройные полимеры этилакрилата, метакриловой кислоты и неионного поверхностно-активного уретанового мономера. При использовании одного или более ассоциативных загустителей, реакция сгущения инициируется отчасти либо ассоциацией загустителя по меньшей мере с одной другой молекулой композиции для нанесения покрытия (например, молекулой пигмента или молекулой смолы) или с другой молекулой загустителя. В зависимости от конкретного воплощения изобретения, первоначально одноцветные композиции для нанесения покрытий включают примерно 0,01-10% мас., примерно 0,05-5,0% мас. и/или примерно 0,50-3,5% мас. ассоциативного загустителя. Пригодные ассоциативные загустители включают продаваемые под торговым названием ALCOGUM^® (Alco Chemical Company, США), VISCALEX^® (Ciba Specialty Chemicals, США) и ACRYSOL^® (Rohm & Haas, США).

В одном воплощении изобретения загуститель содержит ГЭУР и простой эфир целлюлозы, например алкилгидроксипропилэфир целлюлозы. Предполагают, не углубляясь в теорию, что сочетание ассоциативного загустителя и простого эфира целлюлозы улучшает качество нанесения и стабильность композиций для нанесения покрытий при хранении. Например, при использовании такого сочетания увеличивается гладкость покрытия и равномерность его слоя, нанесенного на подложку. Также сочетание ассоциативного загустителя и простого эфира целлюлозы препятствует осаждению различных пигментов, входящих в композиции для нанесения покрытий, при хранении их в больших объемах. Дополнительно загуститель для состава покрытия может включать глину с желирующими свойствами.

Система загустителя обычно наиболее эффективна в щелочной среде. Поэтому предпочтительно включение в композицию для нанесения покрытий щелочных компонентов для придания приготовленной композиции для нанесения покрытий рН по меньшей мере 8,0. Для увеличения рН используют различные щелочные материалы, включая, но не ограничиваясь ими, аммиак, едкий натр (гидроксид натрия), триэтиламин (ТЭА) и 2-амино-2-метил-1-пропанол (АМП). В зависимости от конкретного варианта воплощения изобретения, первоначально одноцветные композиции для нанесения покрытий содержат примерно 0,001-5% мас., примерно 0,01-0,5% мас. и/или примерно 0,025-0,50% мас. щелочного компонента.

Поверхностно-активное вещество (вещества)

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) с гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ) менее 9 считают липофильными, имеющие ГЛБ от 11 до 20 считают гидрофильными, а ПАВ со значением ГЛБ 9-11 считают промежуточными. Иногда в композиции для нанесения покрытий целесообразно включать не одно, а смесь двух и более неионных ПАВ. Значения ГЛБ поверхностно-активных веществ обладают аддитивностью, поэтому ГЛБ смеси ПАВ легко определить. Например, ГЛБ смеси ПАВ, включающей 40% мас. первого ПАВ, имеющего значение ГЛБ примерно 15, и 60% мас. второго ПАВ, имеющего значение ГЛБ примерно 4,3, составляет 8,8, т.е. (15,0×0,4)+(4,3×0,6).

Композиция для нанесения покрытия, содержащая латекс на водной основе, включает ПАВ (или смесь ПАВ), имеющее значение ГЛБ менее примерно 9. Как правило, ПАВ является по существу неионным, т.е. содержит, например, более 60% мас., более 80% мас. и/или более 90% мас. неионных молекул ПАВ. Поверхностно-активные вещества (или их смеси), имеющие ГЛБ менее примерно 9, менее примерно 7 и/или менее примерно 5, в общем предпочтительны для использования в композициях для нанесения покрытий, содержащих латекс на водной основе, поскольку они формируют в растворах мицеллы меньшего размера, и поэтому мицельные солюбилизирующие или эмульгирующие взаимодействия с красящими веществами композиции для нанесения покрытия легче разорвать. В результате разрушения таких мицелл красящее вещество (вещества), первоначально солюбилизированное в